(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電気エネルギーの利用効率を上げた冷却装置を提供することにある。【解決手段】冷却装置１０は、冷却ファンを回転させるモータＭ、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続を切り替えるスイッチＳ１，Ｓ２、およびスイッチＳ１，Ｓ２の切り替えをおこなう制御部１２を備える。スイッチＳ１，Ｓ２は、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続方法として、直列接続と並列接続とを切り替えるものである。【選択図】図１
2010022135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンを回転させるモータと、
前記モータを駆動させる電気エネルギーを蓄電する複数の電気二重層コンデンサと、
前記電気二重層コンデンサの接続を切り替えるスイッチと、
前記電気二重層コンデンサの端子電圧を計測し、端子電圧に応じて前記スイッチの切り替えをおこなう制御部と、
を備えた冷却装置。
【請求項２】
前記複数の電気二重層コンデンサは、最初は並列接続されており、スイッチの切り替えにより直列接続に切り替わる請求項１の冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、電気二重層コンデンサの端子電圧がモータの最低駆動電圧まで降下したときにスイッチの切り替えをおこなう請求項１または２の冷却装置。
【請求項４】
前記ファンがプロジェクタ用ランプの冷却ファンである請求項１乃至３のいずれかの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ用ランプなどの冷却に使用する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタはランプの発熱が大きく、ランプを冷却するために常に冷却ファンを駆動させる必要がある。そして、プロジェクタの使用後も、数分程度はランプを冷却させるため、冷却ファンも駆動させる。この冷却を怠ると、ランプの寿命が大きく短縮される。このため、冷却ファンが停止するまではプロジェクタのコンセントを抜くことができず、収納はその後である。
【０００３】
そこで、冷却ファン用に補助電源を備えた製品が発売されている。プロジェクタの使用中に補助電源が充電される。プロジェクタのコンセントを抜いたとしても、補助電源から冷却ファンに給電され、冷却ファンは駆動を続けることができる。したがって、プレゼンテーションの終了直後にプロジェクタを収納することができる。
【０００４】
補助電源として電気二重層コンデンサを使用したプロジェクタが開発されている。リチウムイオン二次電池などと比較して充電時間が短く、発火などの危険性が小さい。数分間だけ冷却ファンを駆動させるのであれば、電気二重層コンデンサの方が使い勝手がよいためである。例えば、図６（ａ）のような冷却装置２０にすると、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２から冷却ファンのモータＭに電気エネルギーを供給できる。
【０００５】
しかし、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２の出力電圧は蓄電エネルギーに比例する。冷却ファンを回転させると、時間の経過とともに蓄電エネルギーが減少し、出力電圧が低下する。したがって、冷却ファンの回転速度も徐々に遅くなり、冷却能力が低下する。
【０００６】
図６（ａ）の場合、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２の仕様を５Ｆ／２．５Ｖであるとすると、２直列であるので５Ｆ／５Ｖとなり、蓄電エネルギー量は０．５ＣＶ２より、６２．５Ｊとなる。ここで、Ｃは容量、Ｖは電圧である。
【０００７】
図６（ｂ）に示すように、冷却ファンのモータは、定格電圧が５Ｖで半分の２．５Ｖまで動作が可能であるとする。電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２からモータに供給されるエネルギー量は、
（０．５×５×５×５）−（０．５×５×２．５×２．５）≒４７Ｊ
となる。したがって、蓄電エネルギーの約２５％は使用されずに残る。
【０００８】
冷却能力を落とさないためには、余裕を持った蓄電量の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２を搭載する必要がある。そのため、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２が必要以上に大きくなったり、数が多くなる。電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２を配置するスペースの確保が課題となる。
【０００９】
下記の特許文献１にコンデンサを使用したプロジェクタが開示されている。コンセントが抜かれたときなどに、コンデンサから電力供給できるものである。しかし、単にコンデンサを使用する旨が記載されているだけで、上記の課題が生じる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２５２２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、電気エネルギーの利用効率を上げた冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の冷却装置は、ファンを回転させるモータと、前記モータを駆動させる電気エネルギーを蓄電する複数の電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサの接続を切り替えるスイッチと、前記電気二重層コンデンサの端子電圧を計測し、端子電圧に応じて前記スイッチの切り替えをおこなう制御部とを備える。電気二重層コンデンサからモータに電気エネルギーを供給する。スイッチによって電気二重層コンデンサの接続が切り替えられる。
【００１３】
前記複数の電気二重層コンデンサは、最初は並列接続されており、スイッチの切り替えにより直列接続に切り替わる。
【００１４】
前記制御部は、電気二重層コンデンサの端子電圧がモータの最低駆動電圧まで降下したときにスイッチの切り替えをおこなう。
【００１５】
前記ファンがプロジェクタ用ランプの冷却ファンである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷却装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧によって電気二重層コンデンサの接続を切り替えることにより、電気二重層コンデンサに充電された電気エネルギーの利用効率を上げている。電気二重層コンデンサの利用効率が向上することにより、電気二重層コンデンサの容量を小さくすることができる。電気二重層コンデンサの容量が小さくなれば、その分だけ形状も小さくなり、冷却装置もコンパクトになる。持ち運びがしやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明について図面を用いて説明する。プロジェクタなどの冷却が必要な装置に備え付けられる冷却装置である。
【００１８】
図１に示す冷却装置１０は、冷却ファンを回転させるモータＭ、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続を切り替えるスイッチＳ１，Ｓ２、およびスイッチＳ１，Ｓ２の切り替えをおこなう制御部１２を備える。
【００１９】
冷却ファンは、プロジェクタ用のランプを冷却するものである。その冷却ファンを回転させるためにモータＭが用いられる。プロジェクタの使用時は、交流電源から電力が供給され、Ａ／Ｄ変換回路１４で所定のＤＣ電圧に変換されて、モータＭが駆動される。
【００２０】
複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、交流電源からの電力供給がストップしたときに、モータＭを駆動させるための電源となる。プロジェクタの使用中は電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に充電される。符号Ｃ１とＣ２の電気二重層コンデンサ、符号Ｃ３とＣ４の電気二重層コンデンサが直列接続されているが、１つであってもよい。
【００２１】
スイッチＳ１，Ｓ２は、複数の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続方法として、直列接続と並列接続とを切り替えるものである。スイッチＳ１，Ｓ２としては、２回路３接点のリレーや電気的にオン・オフの切り替えが可能なＦＥＴを使用することができる。制御部１２からリレーやＦＥＴに切り替え信号が入力されることにより、切り替えがおこなわれる。
【００２２】
電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の出力電圧を計測することにより、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に残った電気エネルギーを知ることができる。したがって、制御部１２は、スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えをおこなうにあたり、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の端子電圧を計測する。また、制御部１２は、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の端子電圧に応じてスイッチＳ１，Ｓ２を切り替える。電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に残った電気エネルギーに応じて最適な接続方法を選択するためである。スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えについて以下説明する。なお、図１に示す制御部１２が電圧を検出する位置は一例であり、他の位置で電圧を検出してもよい。
【００２３】
電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、最初は並列に接続されている（図２（ａ））。図３に示すように、時間ＡでモータＭが駆動したとする。モータＭが電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に充電された電気エネルギーを消費するため、端子電圧は徐々に低下し、モータＭへの印加電圧も低下する。
【００２４】
時間Ｂで、モータＭの最低駆動電圧まで低下する。時間Ｂで電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続を並列接続から直列接続に切り替える（図２（ｂ））。図３に示すように、再びモータＭへの印加電圧が高められ、モータＭの駆動を継続させることができる。図３の例では、モータＭの定格電圧が５Ｖであり、最低駆動電圧がその半分の２．５Ｖになっている。モータＭの最低駆動電圧でスイッチＳ１，Ｓ２の切り替えをおこなうことにより、モータＭが継続して駆動できるようにしている。
【００２５】
図３において、時間Ａ−Ｂよりも時間Ｂ−Ｃは半分になっている。これは、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を並列接続から直列接続に変更したことにより、使用できる電気エネルギーが半分になったためである。時間Ｃ以降は２．５Ｖのままであるが、モータＭが駆動しないために電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の電気エネルギーを消費しないためである。
【００２６】
なお、最低駆動電圧は定格電圧の半分かまたはそれより低いことが好ましい。電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が並列接続から直列接続に切り替えられたときに、モータＭの定格電圧を超えないためである。
【００２７】
ここで、具体的に従来と比較をおこなう。図１において、従来と同じように電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の容量を５Ｆ／２．５Ｖとし、モータＭの定格電圧が５Ｖであり、２．５Ｖまで動作が可能であるとする。この場合、図３より、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４からモータＭに供給できる電気エネルギーは、
（０．５×５×５×５）−（０．５×５×１．２５×１．２５）≒５９Ｊ
である。従来で示した約４７Ｊがランプの冷却に必要なエネルギーであるとすると、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の容量は約１２Ｊ分、削減することができる。
【００２８】
以上のように、本発明は電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接続を切り替えることにより、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に充電された電気エネルギーの利用率を上げている。したがって、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の容量を削減でき、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の小型化も可能となる。冷却装置１０をプロジェクタに使用する場合、プロジェクタの持ち運びも楽にる。
【００２９】
また、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の容量を削減しないのであれば、モータＭを駆動させる能力が向上し、冷却能力を向上させることができる。プロジェクタのランプの寿命が短縮されることを防止できる。
【００３０】
なお、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の充電時の接続状態に関しては限定されないが、図２（ｂ）の状態で充電を開始し、その後、図２（ａ）の状態で充電することが好ましい。直列接続から並列接続に切り替えて徐々に充電をおこなう方が充電効率がよいためである。また、直列接続と並列接続の切り替えは、制御部１２が端子電圧を計測し、定格電圧になったときにスイッチＳ１，Ｓ２を切り替える。すなわち、放電と全く逆の操作で充電をおこなう。並列接続で充電が完了することにより、放電が開始されるまでスイッチＳ１，Ｓ２の操作は必要ない。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。例えば、図４に示すように、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の数を増やしてもよい。図４は、電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の部分のみを示しており、他の部分は図１と同じである。図４の構成は、図１の電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とスイッチＳ１，Ｓ２を２倍にして、スイッチＳ３，Ｓ４で接続したものである。電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によって、並列接続（図４（ａ））、直並列接続（図４（ｂ）、直列接続（図４（ｃ））と、徐々に並列接続から直列接続になるように切り替わる。この場合、図５のように電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を使用できる時間が長くなり、電気エネルギーの利用効率向上が可能である。
【００３２】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の回路構成を示す図である。
【図２】電気二重層コンデンサの接続を示す図であり、（ａ）は並列接続、（ｂ）は直列接続の図である。
【図３】図２の場合の電気二重層コンデンサからモータへの印加電圧の変化を示すグラフである。
【図４】電気二重層コンデンサの接続を示す図であり、（ａ）は並列接続、（ｂ）は直列接続と並列接続の組み合わせ、（ｃ）は直列接続の図である。
【図５】図４の場合の電気二重層コンデンサからモータへの印加電圧の変化を示すグラフである。
【図６】従来の冷却装置を示し、（ａ）は回路構成を示し、（ｂ）は電気二重層コンデンサからモータへの印加電圧の変化を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１０：冷却装置
１２：制御部
１４：Ａ／Ｄ変換回路
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４：電気二重層コンデンサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４：スイッチ
Ｍ：モータ
【図１】
2010022135.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010022135.tif 000006
【図５】
2010022135.tif 000007
【図６】
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